BMS控制器的常见唤醒信号源
近海
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2019.12.27
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电池管理系统(BMS)是保护电动汽车动力电池使用安全的控制系统,它实时监控电池的工作状态和各种参数,并通过必要的措施(如均衡放电)使电池组内各模块参数保持一致,为电动汽车的使用安全提供保障。BMS控制器有两种工作模式Normal和Sleep,从Sleep进入Normal需要一个信号将其唤醒,一般需要多个唤醒信号,本文就来总结一下BMS控制器内部和外部的常见唤醒信号。

1. 常电KL30

BMS的供电与唤醒信号如下图所示。KL30是常供电,同时BMS有多路唤醒源,既可能来自内部也可能来自外部。唤醒信号的类型可能是电平唤醒、边沿唤醒、电阻唤醒、总线唤醒等等。被唤醒的器件可能是电源芯片或者单片机,具体要根据系统设计要求来决定。

2. KL15点火信号

KL15是汽车钥匙上的ON档位,一端连接车载+12V电源,另一端连接BMS控制器。点火之前,KL15开关断开,没有信号输入,BMS控制器不工作;点火之后,KL15开关闭合,+12V电源使能电源管理芯片,唤醒BMS控制器。

3. VCU硬线唤醒信号

在有些情况下BMS休眠后会通过VCU来唤醒。一种情况是KL15上电后,首先唤醒VCU,然后VCU再通过硬线信号唤醒BMS;另一种情况是BMS休眠后,由于VCU检测到车内某些故障,就通过硬线信号唤醒BMS,然后进入规定的处理流程。

4. 交流充电CC唤醒

交流充电CC唤醒也称为插枪唤醒,是交流充电的连接确认信号,如下图所示。CC是一个电阻信号,图中的电阻R4和RC在国标GB/T 18487.1中有明确阻值规定,电路设计必须符合国标规定的参数。当设备检测到规定的电阻值时,代表充电电路已连接完成,可以进行充电。如果把CC的检测电路放在BMS上,就需要预留CC唤醒功能。

5. OBC硬线唤醒

OBC硬线唤醒也是交流充电场景,在这种情况下,CC检测电路放置在OBC设备上。充电枪连接完成后,OBC被唤醒,然后OBC输出一路信号唤醒BMS,然后整车进入交流充电流程。

6. 直流充电CC2唤醒

同交流充电一样,直流充电也有插枪唤醒,即CC2唤醒,它跟CC信号一样也是电阻信号,检测电路中的电阻值在国标GB/T 18487.1中有明确规定,CC2信号检测电路设计必须符合国标中规定的参数。当设备检测到规定的电阻值时,代表充电电路已连接完成,可以进行充电。一般来说,这个检测电路会放置在BMS控制器上。

另外,直流充电接口有辅助电源A+,这是一个+12V的直流电源,在实际使用中有些厂家会使用这个信号来唤醒BMS。

7. CAN总线唤醒

为了降低系统功耗,在适当的情况下会让BMS进入低功耗模式。在这种模式下,整个控制器除了CAN收发器最小电路在监视CAN总线上的数据外,其它模块都不工作,这使系统的功耗大大降低。

当BMS控制器处于休眠模式时可以通过CAN总线唤醒,然后进入正常工作模式。在这种情况下BMS需要常供电,并且BMS控制器的CAN收发器芯片需要具有总线唤醒功能,一些芯片供应商如NXP、TI、Infineon等都开发出了具有总线唤醒功能的芯片。

当系统需要BMS配合实现其它功能时,会有CAN节点如VCU向总线上发送特定的唤醒报文,BMS的CAN收发器监视到唤醒报文后会输出一个电压信号使能电源管理芯片,电源管理芯片启动内部电路开始工作,输出工作电源给单片机以及其它电路,BMS进入正常工作模式。这种模式的优点是通过现有的CAN总线就可以实现唤醒功能,既减少了系统节点之间的线束数量,又有利于布线。

8. 采样板故障唤醒

由于动力电池一旦出现问题就会引发重大的安全事故,因此即使整车下电并且BMS进入休眠状态后,也会要求采样板周期性地对动力电池的参数进行检测,一旦发现存在故障的话,采样板就会输出信号唤醒BMS控制器,然后进入对应的处理流程,确保将故障的影响降到最低,保证汽车的安全。

9. RTC唤醒

BMS控制器上一般都会有实时时钟对动力电池的工作时间进行计时,当累积计时超过某个设定值后,实时时钟电路会输出一个报警唤醒信号,唤醒BMS进行一些自检动作,最大限度保证动力电池的安全。

本文总结了BMS控制器的内部和外部的各种唤醒信号源,在进行系统设计时并不需要预留以上介绍的所有这些唤醒源,而是应该根据这些唤醒源的特点和系统需求保留相应的唤醒源,灵活配置,在保证满足系统安全需求的前提下,尽量简化系统设计。

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2020.04.03
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